چکیده

برای نگه داشتن شرایط آسایش حرارتی و بصری در ساختمان ها، مقدار قابل توجهی از انرژی مصرف می شود، که بخش عظیمی از آن از طریق شیشه ها از دست می رود. استفاده از سیستم های هوشمند در ساختمان های امروز، مانع از هدر رفتن انرژی و نیز موجب دوام و افزایش عمر بیشتر ساختمان ها می شود. اهمیت فن آوری های نوین، که شیشه های هوشمند یکی از آنهاست، در معماری به دلیل تاکید فراوان آن بر نقش زیست محیطی و اهداف پایداری است. شیشه های هوشمند شامل ترموکرومیک ها، الکتروکرومیک ها و… می باشند که در پاسخ به تغییرات دما، با تغییر رنگ و خواص بصری خود، عمل می کنند. لذا در مطالعه حاضر، معرفی و آشنایی با انواع شیشه ، شیشه های هوشمند، عملکرد آنها و مهمتر از آن نحوه بکارگیری و رفتار آنها در ساختمان، هدف اصلی می باشد. در نهایت این نتیجه حاصل می گردد که استفاده از شیشه های هوشمند، مصرف انرژی ساختمان را پایین آورده و گامی در راستای تحقق اهداف معماری پایدار خواهد بود. انتظار میرود که شناخت این نوع از مصالح هوشمند جدید، بتواند معماران را نسبت به استفاده عملی در پروژه های طراحی خود، که مهمترین مزیت آن نزدیک شدن به ساختمان پایدار و خودکفاست، ترغیب نماید.

واژگان کلیدی: شیشه، شیشه های هوشمند، مصالح هوشمند، معماری پایدار، صرفه جویی انرژی

لآ

Smart glass, a solution to improve Sustainable Architecture

Abstract
×

۷o keep Whermal and visual comfort conditions in buildings, a considerable amount of energy is consumed that a large part of it lost through windows . Use of intelligent systems in buildings, stop

wasting energy and increase durability of the building. The importance of new technologies that smart glass is one of them, in architecture is because of its emphasis on the role of sustainability goals. Smart glass are include thermochromic, electrochromic and etc. in response to temperature changes, smart glass changing color and visual effects. So in this study, introduction of types of glass, smart glass, and how use their behavior in the building, is the main goal. Finally, the conclusion show that use of smart glass can reduce energy consumption of buildings and will be a step towards achieving the goals of sustainable architecture. It is expected that the recognition of this kind of new smart materials, can encourage architects to use smart glass in their design

projects.

Keywords: Glass, Smart glass, Smart materials, Sustainable Architecture, Energy saving

-۱ مقدمه

اوایل قرن ۲۰ با نگاه سمبلیک به تکنولوژی های جدید، معماری های متفاوتی با مصالح مختلف انجام می دادند، اما کم کم نگاه ابزاری به مصالح و تکنولوژی های جدید جایگزین نگاه سمبلیک موجود شد(گرجی مهلبانی، .(۱۳۸۸ از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی، گستره طراحی و ساخت ساختمان ها هر روز شاهد نوآوریهای جدید در زمینه مصالح کارآمدتر و پربازده تر بوده است. در مسیر پیشرفت روزافزون، روز به روز بر قابلیت های مصالح افزوده شده و انسان، همواره شاهد معرفی مصالح جدید به عرصه ساخت وساز بوده است (ارمغان،.(۱۳۹۰ با ورود به دغدغه های پایداری، فناوری های نوین در صنعت ساختمان وعرصه های مختلف، تحول فراوانی در صنایع مختلف ایجاد شده است. امروزه فناوری مصالح هوشمند و هوشمندسازی ساختمان ها یکی از فعال ترین حوزه های پژوهشی است که به تدریج جایگاه خود را طی چند دهه گذشته تثبیت کرده است. حوزه معماری و ساخت و ساز به عنوان یکی از ده حوزه ی کاربردی که بیشترین تاثیر را در توسعه جهانی دارد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است (کاشانی جو، .(۱۳۹۲

امروزه ساختمان ها خودگونه ای از تکنولوژی هستند که بصورت مستمر نسبت به وضعیت های متغیر محیط عکس العمل نشان داده وخود را با آنها وفق می دهند و از آن بهره میگیرند. بدون شک با استفاده از چنین مصالحی، بر عمر مفید ساختمان افزوده شده ودر نتیجه آن، از هزینه های نگهداری ساختمان ها به شکل چشمگیری کاسته می شود(گلابچی، .(۱۳۹۰ از طرفی همواره طبیعت به عنوان مأمن انسان مطرح بوده ولی انسان وظیفه اصلی خود را در حفظ و نگهداری آن فراموش کرده وبا اقدامات نامناسب سبب آسیب رساندن به محیط زیست خود شده است. در روزگار ما، جمعیت رو به افزایش و زندگی شهری، همراه با مصرف بی رویه انرژی و آلودگی های ناشی از بازمانده های فعالیتهای انسان، معضلی بزرگ درحفظ طبیعت و نیز چشم اندازهای زیبای آن می باشد (ایرانمنش، .(۱۳۹۱ که منجر به تغییرات آب و هوایی، حفره در لایه اوزون، زوال گونه ها و سکونت گاه های طبیعی گردیده است که نتیجه آن تغییر فرهنگ مصرف وتغییر رویکرد انسان نسبت به طبیعت میباشد. به دنبال این تغییرات، مفهوم تازه ای با عنوان توسعه پایدار مطرح شده که به دلیل نقش مهم محیط ساخته شده در جریان توسعه پایدار، معماری پایدار مورد توجه صاحب نظران قرار میگیرد. یکی از سه حوزه مهمی که توسعه پایدار روی آن تأکید دارد، مسائل محیطی است، که معماران می بایست با نگاه تازه ای نسبت به طبیعت، به دست اندازی در آن بپردازند(احمدی، .(۱۳۹۴ دهه ها از مطرح شدن معماری پایدار میگذرد و راهکارهای بسیاری، توسط معماران، برای حل بحران ها ارائه شده است. از جمله این راهکارها آشنایی صحیح با انواع فن آوری های نوین ومصالح هوشمند و همچنین نقش وکاربرد آنها درمعماری برای رسیدن به طراحی پایدار است.

در نگرش طراحی ساختمان های پایدار(نگرشی نوین درطراحی ساختمانها که باید سطح بالایی از استانداردهای زیست محیطی را با تأکید بر هزینه های دوره عمر مفید ارضا کنند.)، اغلب از چنین مصالح پربازدهی استفاده می شود، چرا که این مواد ماهیتی سازگارتر با محیط زیست داشته و سبب افزایش عمر مفید ساختمان می شوند (ارمغان، .(۱۳۹۰ استفاده از مصالح هوشمند یکی از بهترین پاسخها برای ارتباط بین معماری و محیط زیست است. یکی از پرکاربردترین مصالح هوشمند، شیشه می باشد که امروزه فناوری های مدرن تولید آنها، تأثیرات شگرفی بر توسعه ساختمان سازی در سراسر جهان داشته اند. فناوری و کاربرد شیشه های هوشمند درچند سال اخیر توسعه خیره کننده ای داشته و این فناوری، تأثیر زیادی بر مدیریت مصرف انرژی، درجهت کاهش مصرف سوخت های فسیلی در ساختمان دارد(مصلحی، .(۱۳۹۰

لأ

امروزه باتوجه به اهمیتی که نسبت به مصالح هوشمند، انواع شیشه های هوشمند ومعماری پایداردرجهان وجود دارد بزودی شاهد توسعه وگسترش این نوع مصالح درحیطه معماری کشور خواهیم بود، گرچه بکارگیری این مصالح باتوجه به ویژگی هایی که دارند دربسیاری ازکشورها ازحد پژوهش فراتررفته وبصورت عملی درساختمان ها مورد استفاده قرار میگیرند. بدین ترتیب بایستی در انتخاب مصالحی که در یک ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند توجه و دقت فراوانی نشان داد تا بتوان به نتایج قابل قبول در زمینه ی معماری از جنبه های مختلف، رسید.

-۲ ضرورت و اهمیت تحقیق

– آشنایی بیشتر با مصالح هوشمند و انواع شیشه های هوشمند

– آشنایی با نقش و کاربرد شیشه های هوشمند در طراحی ساختمان -کاهش وابستگی به انرژی گرانقیمت برق و سوخت های فسیلی
– افزایش فرهنگ بهینه سازی مصرف انرژی درجهت رسیدن به طراحی پایدار

-۳ چارچوب نظری

این تحقیق درپی آن است که با بررسی ویژگی های فن آوری های نوینی چون مصالح هوشمند، وبطورخاص، شیشه های هوشمند، به تاثیر و نقش این مصالح درطراحی ساختمان پرداخته بطوریکه نتیجه استفاده از آنها، رسیدن به پایداری ساختمان وصرفه جویی درمصرف انرژی باشد. درادامه سعی شده با بررسی نمونه های موجود درجهان به ارائه راهکارهای مناسبی جهت ترویج استفاده بیشتر از شیشه های هوشمند درطراحی ساختمان های پایدار رسید.

افزایش مصرف انرژی درجهان، منجر به پیامدهایی همچون انتشارگازهای گلخانه ای، آلودگی هوا، گرم شدن کره زمین، نازک شدن لایه ازن و…

شده است (عبدلی، .(۱۳۸۵ کاهش مصرف انرژی ساختمان ها از نقطه نظراقتصادی و زیست محیطی امری ضروری است(نصرالهی،.(۱۳۹۰ برای ایجاد ساخت وساز درست وحفظ محیط زیست، مصالح بکاررفته در ساختمان ها نقش به سزایی دارد. انتخاب مصالح ساختمانی پایدار ومناسب، باعث کاهش مصرف انرژی می شود وسلامتی بیشتر محیط زیست را تامین می کند(عبدلی، .(۱۳۸۰ که توجه به مباحث معماری پایدار میتواند مسیر اصلی درجهت رسیدن به محیط و زندگی پایدار با حفظ سهم آیندگان از منابع امروز انرژی جهان باشد.

-۱-۳ مفهوم پایداری

به معنای نگه داشتن، حفظ. از ریشه لاتین ۶XVWDLQ ، از سال ۱۲۹۰ درزبان انگلیسی به کار گرفته شده است. دهخدا پایداری را به معنای با دوام و ماندنی آورده است. درفرهنگ سخن و فرهنگ فارسی معین نیز پایداری به مفهوم پایدار بودن و مقاومت، از مصدر”پایش” به معنای پایداری کردن و از خود استقامت نشان دادن آمده است. برای صفت پایداری نیز این معانی بیان شده است: دارای ثبات، همیشگی و مقاومت کننده. بنابراین واژه پایداری بعنوان معادل معانی امروزی آن است و بر حفظ وثبات تکیه دارد (قنبران،.(۱۳۹۳

۲-۳ معماری پایدار

اصطلاح توسعه پایدار وبه تبع آن معماری پایدار در اوایل سالهای دهه ۱۹۷۰ درباره محیط و توسعه بکار رفت. از آن زمان سازمان های بین المللی که خواهان دستیابی به محیطی مناسب و مساعد برای توسعه سودمند بودند نام خاص و ویژگی آنها در راهبرد توسعه پایدار نمود یافت. بکار بردن واژه توسعه پایدار بعد از کنفرانس ریودوژانیرو در سال ۱۹۹۲ در محافل علمی فراگیر شد. توسعه پایدار فرآیند تغییری است در استفاده از منابع، هدایت سرمایه گذاری ها، سمت گیری توسعه فناوری و تغییری نهادی که با نیازهای حال وآینده سازگار باشد. توسعه پایدار جنبه ای از توسعه انسانی و درارتباط با محیط زیست و نسل های آینده است(نمکی، .(۱۳۹۰ اینکه چگونه خانه هایمان را طراحی ومصالح آن را انتخاب کنیم از مهمترین مسائلی است که آینده ساختمان سازی هایمان را تحت تاثیر قرار میدهد (سفلایی، .(۱۳۸۵ تمامی طراحی هایی که دررابطه با سیستم های پایدار انجام میشود، باید بتواند به نحوی پیش بینی های لازم را برای آینده انجام دهد. مثلا یک ساختمان باید طوری طراحی شود که استفاده مجدد از آن یا حتی اجزای سازنده اش مدنظرقرار گیرد. این آینده نگری برای برطرف کردن نیازهای نسل آینده نیز به کار می آید (سلیمانی، .(۱۳۸۷

۳-۳ تعریف هوشمندی ومعماری هوشمند

هوشمند((intelligent، باهوش((Smart، حساس (Adaptive) همه برای تعریف ساختارها ومصالحی به کارمیروند که شامل حسگرها ومحرکها بوده وتوانایی سازگاری باتحریکات خارجی مانند بارها وتحریکات محیط رادارند(جهانس، .(۱۳۸۶ مصالح هوشمند یک اصطلاح جدید برای مصالح وفرآوردههایی است که توانایی درک وپردازش رویدادهای محیطی را داشته و نسبت به آن واکنش مناسب نشان میدهند. به بیان دیگر این

لأ

مصالح قابلیت تغییرپذیری داشته وقادرند شکل، فرم، رنگ و انرژی درونی خود را به طرز برگشتپذیر در پاسخ به تاثیرات فیزیکی و یا شیمیایی محیط اطراف تغییر دهند(احمدی، .(۱۳۹۴

معماری ارگانیک که توسط فرانک لویدرایت به عنوان سازگاری ساختار ساختمانها براساس قرارگیری در طبیعت تعریف شده، امروزه در قالب معماری پایدار وافق جدید آن، معماری هوشمند با مصالح هوشمند و نانو تکنولوژی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد (مهرگان، .(۱۳۹۰ معماری هوشمند پویا است؛ بدین معنا که پارامترهای عملکردی اصلی، خود را با توجه به نیاز، تقاضا و شرایط متغیر و پویا تغییرمی دهند. یک معماری هوشمند همچنین مانند سامانه زندهای قادر به تجربه اندوزی و استفاده از تجارب در شرایط جدید است و با این خصیصه پویایی و خودسازماندهی سامانه تضمین میگردد. ویژگی های اصلی معماری هوشمند عبارتند از:

-۱پویایی و فعال بودن
-۲ انعطاف پذیری و سازگاری با محیط

-۳ واکنش پذیری و پاسخده بودن (احمدی،(۱۳۹۴